坛紫菜(Porphyra haitanensis Chang et Zheng)是我国特有的大型经济海藻,在我国的南方海域被大规模栽培,具有重要的经济意义和生态意义。随着坛紫菜栽培规模的不断扩大,种质退化、病害频发、产量和质量下降等现象也日益严重,影响了坛紫菜产业的持续、健康发展,从而对育苗栽培技术和优良种质提出了新的要求。本研究对坛紫菜孢子体(自由丝状体)的生长发育过程和配子体(叶状体)离体细胞发育分化进行了详细的观察,并在此基础上建立了坛紫菜遗传纯合品系,同时研究了配子体单细胞克隆的丝状体与野生丝状体的核相变化,为坛紫菜经济性状解析和分子标记辅助育种奠定基础。一、孢子体的生长发育过程：对坛紫菜孢子体进行充气悬浮培养,在合适的温度、光照和营养充足的条件下会萌发大量新芽。当升温诱导培养时,多数丝状藻丝的分支直接萌发形成孢子囊枝,但也有少量藻丝先均匀增粗形成不定形藻丝,然后再继续增粗形成孢子囊枝。培养30d后,膨大细胞数量不断增多。孢子囊枝顶端细胞较圆,液泡大,色素体颜色较浅,而基部细胞液泡小,色素体颜色较深,此时少数孢子囊枝出现不典型的双分细胞。通过缓慢降温和流水刺激,孢子囊枝充分成熟形成大量双分细胞,然后孢子囊枝顶端细胞细胞壁或藻段侧壁融化形成裂口,大量壳孢子细胞做变形运动沿着藻丝管向前移动并从裂口处放散出来。二、配子体离体细胞发育研究：以坛紫菜雌雄配子体为材料,酶解得到单细胞并再生培养,研究雌雄配子体体细胞发育途径以及不同部位(根丝段、基部、中部、上部、成熟区)细胞发育途径。结果表明,坛紫菜雌雄配子体体细胞发育途径大致相同,但存在一定差异,表现为雌性配子体体细胞发育成果孢子囊,少数细胞直接发育成类孢子囊枝；而雄性配子体体细胞发育成精子囊,并能释放精子,极少数体细胞发育成类果孢子囊。单细胞再生研究显示,配子体体细胞发育方向受细胞所处部位影响,不同部位细胞由于其分化程度不同,发育成不同类型的再生体。随着细胞所在藻体部位的上移,正常叶状体和根丝细胞叶状体比例均下降,畸形叶状体的比例下降或无明显差别,丝状体的比例逐渐增加。三、纯合品系的建立：从坛紫菜栽培群体中选择10株具有明显性状特征的配子体,酶法分离培养单个体细胞,获得10株纯合的丝状体品系。将纯合丝状体进行扩繁和诱导放散壳孢子,获得大量子代配子体。各品系亲本配子体和子代配子体比较结果表明：子代配子体的性别和叶片形状基本与亲本配子体相似,即后代的配子体保持了亲本配子体的性状,验证了这些丝状体品系是纯合的二倍体。四、配子体单细胞发育的丝状体的核相变化：利用细胞显微荧光法对单个体细胞克隆的丝状体和野生丝状体的核相变化进行观察,结果显示：单个体细胞克隆丝状体在有丝分裂的早前期呈现细长的带状染色线,在分裂晚前期和早中期呈现10条染色体,即2n=10,与野生丝状体的核相变化基本相同。由此可见,配子体单个体细胞发生了染色体的自然加倍,导致形成纯合的二倍孢子体。